KR101013191B1 - 입자 측정 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 배치되고 고압 DI 워터 라인과 유체 소통을 이루고, 고압 DI워터 라인으로부터 분기되고 입자를 포함하는 DI 워터를 분무화시키는 아토마이저 유니트와, 상기 하우징의 내부로 상기 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 상기 입자를 포화 작동 유체로 포화시키는 포화기와, 상기 포화기에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 포화 입자를 계수하는 응축 광학 계수기를 구비하는 응축 입자 검출부를 구비하는 입자 측정 유니트를 제공한다.

Description

입자 측정 유니트{PARTICLE COUNTING DEVICE WITH CONDENSING PARTICLE COUNTER}

본 발명은 입자 측정기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 액체 내의 입자에 대한 보다 정확한 입자 크기 및 분포 등에 대한 데이터 제공을 가능하게 하는 구조의 입자 측정 장치에 관한 것이다.

입자(particle)는 작은 크기의 물질로서, 분자들보다는 다소 큰 크기를 갖고 고체, 액체, 기체, 플라즈마와 함께 물질의 5상 중의 하나를 이룬다. 통상적으로 입자는 에어로졸을 구성하는 기체 매체에 고체 또는 액체의 부유 물질로 구현된다.

이러한 입자는 소각로 배출 물질, 황사, 스모그 등의 대기 오염과 밀접한 관련을 갖는데, 이는 인간의 건강과 직결되는 문제로서, 이러한 입자에 의한 대기 오염에 대처하기 위하여 입자에 대한 보다 정확한 물리, 화학, 전기적 분석이 요구되고 있다.

뿐만 아니라, 산업 생산 설비에서도 입자는 생산성에 상당한 영향을 미치는데, 예를 들어, 반도체 산업에 있어 반도체 기술의 발달로 대용량화를 위한 반도체 회로 선폭은 미세화되고 있다. 이러한 미세화된 선폭으로 인하여, 입자는 직경(등 가 직경)이 10nm 정도의 크기 범위에 대하여도 측정이 필수적으로 요구되고 있다. 하지만, 종래의 광학 입자 계수기는 빛의 산란으로 인하여 등가 직경이 0.1㎛ 이하 크기의 입자에 대하여는 측정이 곤란하였다. 이에 종래 기술에 따르면, 입자 분리 장치와 입자 계수 장치를 통하여 0.1㎛ 이하 크기의 입자에 대한 크기 및 개수 등을 측정할 수 있었다.

특히, 반도체 공정 중 반도체 웨이퍼 및 LCD 유리 기판 등의 공정에 있어, 순수(DI water; deionized water)를 통하여 세정 작업이 수행되고, DI 워터 내 입자로 인하여 공정 손실 내지 제품 불량 등의 치명적인 손실이 발생할 수도 있는데, 이러한 공정 및 제조 상의 손실을 최소화하기 위하여 DI 워터 내 원치 않는 입자에 대한 모니터링이 필수적으로 요구되고 있다. 통상적으로 기체 등의 에너로졸 내 입자를 계수함에 있어 광학 계수기를 통한 계수가 이루어지는데, 액체 내 입자의 경우 빛의 굴절 등으로 인한 정확한 측정이 거의 불가능하다는 문제점이 수반되었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체 내 입자의 계수를 간단하면서도 정확하게 이룰 수 있는 구조의 입자 측정 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 다채널화 가능하면서도 간단한 구조의 응축 입자 검출부를 통하여 안정적이면서도 정확한 미세 입자 측정을 가능하게 하는 구조의 입자 측정 유니트를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징; 상기 하우징에 배치되고 고압 DI 워터 라인과 유체 소통을 이루고, 고압 DI워터 라인으로부터 분기되고 입자를 포함하는 DI 워터를 분무화시키는 아토마이저 유니트와, 상기 하우징의 내부로 상기 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 상기 입자를 포화 작동 유체로 포화시키는 포화기와, 상기 포화기에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 포화 입자를 계수하는 응축 광학 계수기를 구비하는 응축 입자 검출부를 구비하는 입자 측정 유니트를 제공한다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 아토마이저 유니트는: 상기 하우징에 배치되고 일측에 아토마이저 공기 유입부가 구비되는 아토마이저 바디와, 고압 DI 워터 라인과 상기 아토마이저 바디 사이에 배치되어 상호 유체 소통을 가능하게 하는 아토마이저 밸브부와, 일단은 상기 아토마이저 밸브부에, 그리고 타단은 상기 아토마이저 바디에 배치되어 입자를 포함하는 DI 워터를 상기 아토마이저 바디 내부로 분사시키는 아토마이저 노즐을 구비할 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 아토마이저 유니트와 상기 응축 입자 검출부 사이에는 복수 개의 채널을 구비하는 광학 입자 계수기를 더 구비할 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되, 상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하되, 상기 복수 개의 포화기 유동 라인과 상기 응축기 라인 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치되고, 상기 응축 입자 광학 계수기는 복수 개가 구비될 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 포화기는: 다공성 재료로 형성되고, 관통 형성되는 복수 개의 포화기 유동 라인을 구비하는 포화기 바디와, 상기 포화기 바디의 하부에 배치되고 포화 작동 유체를 수용하는 포화기 챔버와, 상기 포화기 챔버 내 포화 작동 유체를 기화시키기 위한 열을 제공하는 포화기 히터를 구비할 수도 있다.

상기 입자 측정 유니트에 있어서, 상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되, 상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하고, 상기 응축 광학 계수기는 복수 개가 구비되고, 각각의 상기 복수 개의 응축기 라인과 상기 응축 광학 계수기 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치될 수도 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 입자 측정 유니트 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 액체 내 입자 측정에 있어 간단 하고 신속하게 폭 넓은 크기 범위의 입자에 대한 측정을 가능하게 함과 동시에, 조대 입자 검출부를 거친 에어로졸의 미세 입자 검출부로의 유입을 통해 보다 정확한 입자 크기, 개수 등의 측정을 가능하게 한다.

둘째, 본 발명에 따른 입자 측정 유니트는, 복수 또는 다채널화되는 응축 입자 검출부를 구비하여 운용 용이성을 최적화하면서도 보다 정확한 입자 계수를 가능하게 할 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 입자 측정 유니트에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 2에는 입자 측정 유니트(10)의 개략적인 구성도가 도시되고, 도 3에는 입자 측정 유니트(10)의 포화기(400) 및 응축기(500)에 대한 개략적인 부분 사시도가 도시되고, 도 4에는 도 3의 선 Ⅰ-Ⅰ를 따라 취한 개략적인 단면도가 도시되고, 도 5에는 포화기(400), 응축기(500) 및 메쉬 스퀘어(600)의 배치 상태를 나타내는 개략적인 부분 단면도가 도시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측저 유니트(10)는 하우징(100)과, 아토마이저 유니트(200)와, 응축 입자 검출부(800;400,500,600,700)를 구비하는데, 아토마이저 유니트(200) 및 응축 입자 검출부(800)는 하우징(100)에 배치된다.

하우징(100)은 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)를 포함하는데, 하우징 커버(110)와 하우징 바디(120)는 서로 체결되어 내부 공간을 형성되고 내부 공간에 는 다른 구성요소들이 배치될 수 있다. 본 실시예에서 하우징(100)은 박스 타입의 단일의 하우징으로 구성되었으나, 경우에 따라 분리된 복수 개의 구조를 취할 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

하우징 바디(120)의 일면에는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 작동 제어 및 작동 상태 파악을 가능하게 하는 입자 측정 유니트 조작부(130,140,150)가 구비된다. 입자 측정 유니트 조작부(130,140,150)는 입자 측정 유니트 디스플레이(130)와, 입자 측정 유니트 조작 버튼(140) 및 입자 측정 유니트 조작 로터리 노브(150)를 포함할 수 있는데, 이를 통하여 사용자가 원하는 소정의 작동 모드를 수행하기 위한 조작 명령 신호를 생성 입력할 수 있다. 하우징 바디(120)의 측면에는 하우징 바디 유동구(160)가 형성되어 외부로부터 공기를 유입시키거나 또는 경우에 따라 내부에서 처리후 잔존하는 공기를 배출 가능하게 하는 구성요소로 사용될 수 있다.

아토마이저 유니트(200, 도 2 참조)는 하우징(100)에 배치되는데, 아토마이저 유니트(200)는 고압 DI 워터 라인(1)과 유체 소통을 이루고 고압 DI 워터 라인(1)으로부터 분기되는 DI 워터를 분무화시킨다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 외측에 고압 DI 워터 라인(1)이 배치되는데, 고압 DI 워터 라인(1)은 관로로 형성되어 DI 워터(Deionized water)를 유동시킨다. 고압 DI 워터 라인(1)의 일단에는 고압 펌프(미도시)가 배치되는데, 고압 펌프에 의하여 가압된 DI 워터가 고압 DI 워터 라인(1)을 따라 관류한다. 고압 DI 워터 라인(1)은 고압에 견딜 수 있는 내압 재료로 형성되는 내압 파이프 라인으로 형성되는 것이 바 람직하다. 또한, 고압 DI 라인(1)의 일측에는 DI 워터 분기구(2)가 형성되는데, 이를 통하여 아토마이저 유니트(200)와 유체 소통을 이룰 수 있다. DI 워터 분기구(2)를 통하여 분기되는 고압 DI 워터에는 입자들이 포함되고 이는 하류에 배치되는 광학 입자 계수기 및 응축 광학 계수기를 통하여 계수될 수 있다.

아토마이저 유니트(200)는 아토마이저 밸브부(201)와 아토마이저 노즐(210)과 아토마이저 바디(220)를 포함하고, 아토마이저 밸브부(201)는 고압 DI 워터 라인(1)과 아토마이저 바디(220)의 사이에 배치되어 상호 유체 소통을 가능하게 하는데, 보다 구체적으로 아토마이저 밸브부(201)는 아토마이저 밸브 라인(205)을 구비하고 아토마이저 밸브 라인(205)는 고압 DI 워터 라인(1)과 아토마이저 노즐(210)의 사이에 배치되는데, 아토마이저 밸브 라인(205)의 일단은 고압 DI 워터 라인(1)과 연결되고 아토마이저 밸브 라인(205)의 타단은 아토마이저 노즐(210)과 연결된다. 또한, 아토마이저 밸브부(201)는 아토마이저 밸브 바디(202)와 아토마이저 밸브 모터(203)를 더 구비할 수 있는데, 아토마이저 밸브 바디(202)는 아토마이저 밸브 라인(205) 상에 배치되어 아토마이저 밸브 라인(205)을 통한 유체 소통 여부를 결정하고, 아토마이저 밸브 모터(203)는 아토마이저 밸브 바디(202)와 기계적으로 연결되고 하기되는 제어부(20)와 전기적으로 연결되어, 제어부(20)의 제어 신호에 따라 가동됨으로써 아토마이저 밸브 바디(202)를 가동시켜 아토마이저 밸브 라인(205)을 통한 고압 DI 워터의 분기 및 관류를 허용 및 차단하고 고압 DI 워터의 유량을 제어할 수도 있다.

아토마이저 바디(220)는 하우징(100)에 배치되고 일측에 아토마이저 공기 유 입부(223)가 구비된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 아토마이저 바디(220)는 하우징(100)에 배치되는데, 아토마이저 바디(220)는 아토마이저 바디 본체(221)와 아토마이저 공기 유입부(223)를 포함한다. 아토마이저 바디 본체(221)는 여기서 명확하게 도시되지는 않았으나 외측에 바디 본체 고정부(미도시)가 구비되고 바디 본체 고정부(미도시)가 하우징(100)의 내측에 고정 장착되는 구조를 취하여 안정적인 배치 구조를 이룰 수도 있다. 아토마이저 바디 본체(221)의 내측에는 아토마이저 유동 격벽(227)이 구비되고, 아토마이저 유동 격벽(227)에 의하여 아토마이저 바디 본체(221)의 내부 공간은 아토마이저 유입 공간(225)과 아토마이저 유출 공간(229)으로 분할되는데, 아토마이저 유동 격벽(227)의 중앙에는 아토마이저 유동 격벽 관통구가 구비되어 아토마이저 유입 공간(225)과 아토마이저 유출 공간(229)은 서로 유체 소통을 이룬다. 아토마이저 유출 공간(229)의 하단에는 아토마이저 유출구(228)가 배치되는데, 아토마이저 유출구(228)는 하기되는 광학 입자 계수기(300)와 유체 소통을 이루어 하기되는 분무화된 DI워터와 청정공기/질소 등의 유동을 광학 입자 계수기(300)로 전달할 수 있다.

아토마이저 공기 유입부(223)는 아토마이저 바디 본체(221)의 상측에 배치되는데, 아토마이저 공기 유입부(223)의 일단은 아토마이저 바디 본체(221)와 유체 소통을 이룬다. 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 청정 공기(clean air) 또는 질소(N2)와 같은 유체가 아토마이저 바디 본체(221)의 내부 공간을 형성하는 아토마이저 바디 유입 공간(225)으로 유입된다. 경우에 따라, 아토마이저 공기 유입부(223)의 타단은 압축기(C)와 유체 소통을 이룰 수 있는데, 이를 통하여 청정 공 기 또는 질소와 같은 유동 유체가 안정적으로 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 아토마이저 바디 본체(221)로 유입될 수 있다.

아토마이저 노즐(210)은 일단이 아토마이저 밸브부(201)에, 그리고 타단이 아토마이저 바디(220)에 배치되어 입자를 포함하는 DI 워터를 아토마이저 바디 내부로 분사시킨다. 여기서, 아토마이저 노즐은 단수 개가 도시되었으나, 경우에 따라 복수 개의 아토마이저 노즐이 배치될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

아토마이저 노즐(210)은 아토마이저 밸브 바디 본체(221)의 상단에 배치되는데, 아토마이저 노즐(210)의 일단은 아토마이저 밸브부(201)의 아토마이저 밸브 라인(205)과 연결되고 아토마이저 노즐(210)의 타단은 아토마이저 바디(220)의 아토마이저 바디 본체(221)의 아토마이저 유입 공간(225)으로 배치된다. 따라서, 제어부(20)의 제어 신호에 따라 아토마이저 밸브 모터(203)가 가동되어 아토마이저 밸브 바디(202)의 작동에 따라 아토마이저 밸브 라인(205)이 개방되는 경우, 고압의 DI 워터는 아토마이저 노즐(210)을 통하여 아토마이저 유입 공간(225)으로 DI 워터를 분사한다. 아토마이저 노즐(210)의 일단에는 아토마이저 노즐 유입구(211)가 배치되고 타단에는 아토마이저 유출구(215)가 형성되며, 아토마이저 노즐(210)는 DI워터의 유동을 허용하는 아토마이저 노즐 유동부(213)가 형성된다. 따라서, 아토마이저 유입 공간(225)에서 아토마이저 노즐 유출구(215)를 통하여 DI 워터는 압력 강하에 따른 압력 에너지의 감소 등으로 DI 워터는 분무화되고 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 유입되는 청정공기 또는 질소 등에 혼입되어 아토마이저 유 동 격벽(227)에 형성된 아토마이저 유동 격벽 관통구를 통하여 아토마이저 유츨 공간(229)으로 전달되고, 궁극적으로 하류에 배치되는 광학 입자 계수기(300)로 전달된다. 이와 같은 아토마이저(200)에서 분무화된 DI 워터의 내부에는 불순물로서의 입자 등이 내포되는데, 이러한 입자는 하류에 배치되는 광학 입자 계수기(300)에서 입자 계수됨으로써 약 300m 이상, 대체적으로 500nm 이상의 입자 크기의 조대 입자에 대한 계수(카운팅)을 수행할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 입자 계수기(300)는 2-채널로 구성되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일예로서 경우에 따라 8채널, 12채널 등의 조대 입자 크기에 대하여 보다 세분화된 복수 채널 광합 입자 계수기로 구현될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 이와 같은 구성을 통하여, 조대 입자에 대한 크기 구간별로 입자의 개수를 계수함으로써 보다 정확한 입자의 계수를 수행할 수 있다.

응축 입자 검출부(800)는 하우징(100)에 배치되는데, 본 실시예에서 응축 입자 검출부(800)는 포화기(400)와, 응축기(500)와 응축 광학 계수기(700)를 포함한다. 포화기(400)는 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 분무화된 DI 워터 내 입자를 포화 작동 유체(L)로 포화시키고, 응축기(500)는 포화기(400)에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키며, 응축기(500)의 하류에 배치되는 응축 광학 계수기(700)는 응축기(500)에서 응축된 입자를 계수한다. 여기서, 응축 광학 계수기(700)의 하류에는 유동 펌프(P)가 배치되어 응축/포화 입자를 포함하는 청정공기/질소의 안정적인 유동을 가능하게 할 수 있다. 유동 펌프(P)는 진공 펌프로 구현될 수 있는데, 부압을 형성하여 입자를 포함하는 DI 워터 및 청정 공기 등의 에어 로졸을 포화기 유동 라인 및 응축기 라인을 따른 안정적인 유동을 가능하게 할 수도 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 포화기(400)는 다공성 구조를 통한 포화 기능을 수행한다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 포화기(400)는 포화기 바디(410)와 포화기 챔버(430)를 포함하는데, 포화기 바디(410)에는 포화기 유동 라인(420)이 배치된다. 즉, 포화기 바디(410)는 다공성(porous) 구조의 단일 블록으로 형성되는데, 예를 들어 포화기 바디(410)는 단일의 다공성 세라믹스 등으로 구성될 수도 있다. 포화기 바디(410)의 내부에는 복수 개의 포화기 유동 라인(420)이 형성되는데, 이를 통하여 광학 입자 계수기(300)를 관류한 입자를 포함하는 분무화된 DI 워터가 유동한다. 또한, 포화기 바디(410)의 하부에는 포화기 챔버(430)가 배치되는데, 포화기 챔버(430)에는 물, 알코올 등과 같은 작동 유체(L)가 수용된다. 포화기 챔버(430)의 일측에는 작동 유체 공급부(431)가 형성되고 타측에는 작동 유체 유출부(434)가 형성되며, 작동 유체 유입구(431) 및 작동 유체 유출구(433)는 외부 작동 유체 공급원(W)과 유체 소통을 이룬다. 따라서, 포화기 챔버(430)에 수용된 작동 유체(L)는 증발하여 다공성 구조의 포화기 바디(410)로 유입되고 포화기 바디(410)는 기상의 작동 유체(L)를 머금으며 포화기 바디(410)에 형성된 포화기 유동 라인(420)을 통하여 관류하는 분무화된 DI 워터 내 입자가 작동 유체 증기로 포화될 수 있도록 한다. 경우에 따라 포화기(400)의 외측, 보다 구체적으로 포화기 바디(410) 및/또는 포화기 챔버(430)의 외측에는 포화기 히터(440)가 더 구비될 수 있는데, 포화기 가열부(440)는 제어부(20)로부터의 제어 신호에 따라 전원 부(PS)로부터 입력되는 전원을 통해 가열되어 포화기(400)에 열을 제공할 수 있다. 이와 같은 구성을 통하여 예를 들어 포화 작동 유체가 알코올인 경우 포화기 유동 라인(420) 내 온도를 35℃로, 그리고 포화 작동 유체가 물인 경우 포화기 유동 라인(420) 내 온도를 37℃로 유지시킴으로써, 포화 작동 유체를 통한 포화 과정을 보다 원활하고 지속적이며 안정적으로 이루어지도록 할 수도 있다. 또한, 포화기에 의한 열과 응축기에서의 냉각 기능의 동시 수행에 의한 열손실을 최소화하기 위하여 포화기 인슐레이터(미도시) 및/또는 응축기 인슐레이터(미도시)가 더 구비되어 양자의 구성요소간의 열전달로 인한 에너지 손실을 최소화시킬 수도 있다.

한편, 포화기 바디(410)에 형성된 포화기 유동 라인(420)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개가 구비되고, 포화기(400)와 유체 소통을 이루는 응축기(500)도 복수 개의 응축기 라인(510)을 포함한다. 포화기 유동 라인(420)은 포화기 바디(410)에 형성되는데, 포화기 유동 라인(420)은 포화기 유동 라인 유입부(423)와 포화기 유동 라인 바디부(424)를 포함한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 포화기 바디(410)의 일측에는 포화기 바디 유입부(421)가 형성되는데, 포화기 바디 유입부(421)는 복수 개의 포화기 유동 라인(420)의 각각의 포화기 유동 라인 유입부(423)와 유체 소통을 이룬다. 따라서, 광학 입자 계수기(300)로부터 배출된 입자를 포함하는 분무화된 DI 워터는 포화기 바디 유입부(421)를 통하여 포화기 유동 라인 유입부(423)로 전달됨으로써 포화기 바디 유동 라인 바디부(424)를 따라 관류하며 포화 작동 유체에 의하여 포화될 수 있다. 포화기 바디 유동 라인 바디부(424)는 응축기(500)의 복수 개의 응축기 라인(510), 보다 구체적으로 응축기 라 인(510)에 형성된 각각의 응축기 라인 관통구(511)와 유체 소통을 이룬다.

응축 냉각부(520)는 제어부(20, 도 2 참조)의 제어 신호에 따라 작동함으로서 효율적 냉각 상태를 유지한다. 응축 냉각부(520)의 효율을 증대시키기 위하여 응축 냉각부(520)의 외측에는 냉각핀(미도시)과 냉각팬(530)이 더 구비될 수 있는데, 냉각팬(530)의 가동은 제어부(20)에 의하여 제어되는 전원부(PS)로부터의 전원 공급 여부를 통하여 이루어질 수 있다. 응축 냉각부(520)와의 열교환을 통하여, 포화된 포화 작동 유체의 수증기에 의하여 둘러싸인 입자를 핵으로 응축이 발생하여 물방울이 형성된다. 본 실시예에서는 전자 냉각 장치 구조의 포화기/응축기 구조에 대하여 설명하였으나, 포화 작동 유체로 포화된 입자를 효과적으로 포화 및 응축시킬 수 있는 범위에서 포화 작동 유체의 포화 수증기가 들어 있는 고온의 공기와, 저온 상태의 분무화된 DI 워터를 혼합하여 과포화된 수증기를 형성하여 응축시키는 혼합방식으로 구성될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 응축 입자 검출부(800)는 미세 입자의 크기별 검출을 가능하게 하는 구성요소를 더 구비할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 응축 입자 검출부(800)는 메쉬 스크린(600, mesh screen)을 포함하는데, 메쉬 스크린(600)은 서로 상이한 크기의 눈(메쉬, mesh)를 갖는 복수 개로 구비된다. 메쉬 스크린(600)은 메쉬 스크린 프레임(610)과 메쉬 스크린 바디(620)를 포함하는데, 메쉬 스크린 바디(620)에는 소정의 크기로 설정된 미세한 메쉬(mesh)가 형성되고 메쉬 스크린 바디(620)는 메쉬 스크린 프레임(610)에 의하 여 인장된 긴장 상태를 형성하며 메쉬 스크린 프레임(610)에 장착될 수 있다. 메쉬 스크린(600)은 포화기(400)와 응축기(500) 사이에 배치된다. 응축기 라인(510)의 하단에는 스크린 수용부(513)가 형성되고 스크린 수용부(513)에 메쉬 스크린(600)이 위치 고정되어 배치되는데, 메쉬 스크린(600)의 일면은 응축기 라인(510)의 응축기 라인 관통구(511)를 향하도록 배치되고 메쉬 스크린(600)의 타면은 포화기 유동 라인(420)의 포화기 유동 라인 유출구(425)와 마주하도록 내지 접하도록 배치된다. 메시 스크린(600)은 포화기 유동 라인(420)을 관류하는 포화 작동 유체에 의하여 포화된 입자를 포함하는 DI 워터 에어로졸의 유동시 사전 설정된 메쉬 사이즈보다 작은 크기의 입자의 유동만을 허용한다. 따라서, 서로 상이한 크기의 메쉬를 갖는 메쉬 스크린에 의하여 각각의 응축 유동 라인(510)의 응축 유동 라인 관통구(511)에는 사전 설정된 크기 범위의 입자만이 관류하도록 분류할 수 있다. 이와 같은 사전 설정된 메쉬를 통하여 분류될 수 있는 입자의 크기는 10㎚ 이상, 30㎚ 이상, 50㎚ 이상, 100㎚ 이상, 200㎚ 이상 등으로 분류될 수 있다. 이와 같이, 크기별로 분류된 포화 작동 유체로 포화된 입자는 각각의 응축기 라인(510)의 하류에 배치되는 복수 개의 응축 광학 계수기(700)를 통하여 개별적으로 감지됨으로써 이를 통하여 입자의 크기별 계수를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 메쉬 스크린은 상기 배치 위치에 한정되지 않고 설계 사양에 따라 위치 변동이 가능하다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 메쉬 스크린(600)은 각각의 응축기 라인(510)과 응축 광학 계수기(700)의 사이에 배치될 수도 있다. 이때 메쉬 사이즈는 입자 크기 별로 상기와 같이 10㎚ 이상, 30㎚ 이상, 50㎚ 이상, 100㎚ 이상, 200㎚ 이상 등으로 분류될 수 있다. 이와 같은 구성을 취하여 응축된 후의 입자에 대한 스크린닝 작업을 이룸으로써 보다 정확한 결과 도출이 가능할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 아토마이저 유니트는 상기 실시예에 한정되지 않고 다양한 변형이 가능하다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 아토마이저 유니트(200a)는 단일체로 형성되어 일측에 형성되는 아토마이저 유입구(211a)를 통하여 고압 DI 라인(1)에 형성된 DI 워터 분기구(2)와 소통을 이룰 수도 있다. 아토마이저 유입구(211a)는 아토마이저 유동 라인(213a)과 유체 소통을 이루는데, 아토마이저 유동 라인(213a)의 하류에는 광학 계수기(300)와 유체 소통을 이루는 아토마이저 유출구(228a)가 배치된다. 아토마이저 유동 라인(213a)은 아토마이저 공기 유입부(223a)와 소통을 이루는데, 아토마이저 공기 유입부(223a)는 압축기(30)와 연결되어 압축 공기를 입력받는다. 이때, 아토마이저 공기 유입부(223a)로부터 유입되는 압축 공기는 샘플링된 DI 워터와 혼합되어 샘플링된 DI 워터를 분무/액적화하는데, 이때 압축 공기에 분무/액적화되지 못하고 상당한 크기의 형성된 물은 바이패스 통로(224a)를 통하여 배출 내지 재순환된다. 아토마이저 공기 유입부(223a)를 통하여 아토마이저 유동 라인(213a)으로 유입된 압축 공기에 의해 혼합 액적화되는 샘플링된 DI 워터의 유량은 본 실시예에서 DI 워터 분기구(2)를 통하여 입력되는 샘플링된 DI 워터를 100ml/min의 유량으로 설정하였고, 이중 분무 액적화되어 에어로졸로 형성되는 유량을 20ml/min로, 그리고 바이패스되는 물을 80ml/min의 유량으로 1:4의 비율로 형성하였으나, 이와 같은 유량비율은 소정의 작동 조건에 따라 변 화될 수 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 작동 상태 형성 및 아토마이저 유니트 구조를 설정할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트(10)의 작동 과정을 설명한다. 먼저, 고압 DI 워터 라인(1)을 통하여 고압의 DI 워터가 유동하는데, 제어부(20)는 사용자에 의한 입자 측정 유니트 조작 버튼(140) 및 입자 측정 유니트 조작 로터리 노브(150)를 통한 신호 입력에 기초하여 소정의 제어 신호를 생성한다. 사용자에 의하여 입력된 신호가 고압 DI 워터 라인(1) 내 입자의 계수인 경우, 아토마이저 밸브부(201)의 아토마이저 밸브 모터(203)에 제어 신호를 인가하여 아토마이저 밸브 바디(202)의 가동을 통해, 고압의 DI 워터가 고압 DI 워터 라인(1)으로부터 아토마이저(200)로 유입되는 것을 허용한다. 유입된 DI 워터는 아토마이저 노즐(210)로 전달되고 아토마이저 노즐(210)에서 고압으로 아토마이저 유입 공간(225)으로 DI 워터가 분사되어 분무화(噴霧化)된다. 이때, 제어부(20)는 압축기(C)에 제어 신호를 인가하여 청정 공기/질소 등이 아토마이저 공기 유입부(223)를 통하여 유입되는 것을 허용한다. 청정 공기/질소 및 분무화된 DI 워터가 혼합되어 DI 워터 에어로졸을 형성하는데, 이에는 소정의 입자가 포함된다.

이때, 제어부(20)는 유동 펌프(P)의 조작을 제어 함으로써 전체적인 DI 워터 에어로졸의 유동을 안정적으로 이루도록 한다. 그런 후, 제어부(300)는 다채널화된 광학 입자 계수기(300)로 제어 신호를 인가하여 소정의 크기, 예를 들어 200㎚ 또는 500㎚ 이상의 조대 입자의 개수를 계수할 수 있다.

그런 후, 제어부(20)는 전원부(PS)에 제어 신호를 인가하여 포화기 히터(440)의 동작을 제어하여 최적의 포화 상태를 유지하며 포화기(400)에서의 입자를 포함하는 분무화된 DI 워터 에어로졸에 대한 포화 단계를 수행하는데, 에어로절은 포화기 바디(410) 내 형성된 복수 개의 포화기 유동 라인(420)을 따라 분기되어 유동한다. 그런 후, 포화된 입자를 포함하는 에어로졸은 응축기(500)로 전달되는데, 이 과정에서 메쉬 스크린(600)에 의하여 사용자에 의하여 설정된 메쉬 크기보다 작은 포화된 입자만이 메쉬 스크린(600)을 통과함으로써 각각의 응축기 라인(510)의 하류에 배치되는 응축 광학 계수기(700)에서의 개별적인 입자 개수 계수를 이루고, 이러한 계수 결과는 제어부(20)로 전달되는데, 제어부(20)는 도시되지 않는 연산부(미도시) 및 저장부(미도시)와의 전기적 신호 전달을 통하여 각각의 크기 구간별 입자의 개수를 연산하고 이를 저장할 수 있으며, 이러한 결과는 입자 측정 유니트 디스플레이(130)를 통하여 출력됨으로써 사용자에게 소정의 결과를 제공할 수 있다.

상기 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 일예들로, 본 발명이 이에 국한되지 않고, 예를 들어, 상기 입자 측정 유니트에 배치되는 아토마이저는 정전기 분무화 타입으로 구성될 수도 있는 등 설계 사양에 따라 다양한 변형이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진 정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 포화기 및 응축기에 대한 개략적인 부분 투영 사시도이다.

도 4는 도 3의 선 Ⅰ-Ⅰ을 따라 취한 개략적인 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 메쉬 스크린의 장착 상태를 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 메쉬 스크린에 대한 개략적인 사시도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 다른 일예에 따른 메쉬 스크린의 장착 위치를 나타내는 개략적인 부분 단면도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 입자 측정 유니트의 아토마이저 유니트 변형예에 대한 개략적 부분 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10...입자 측정 유니트 20...제어부

100...하우징 200...아토마이저

300...광학 입자 계수기 400...포화기

500...응축기 600...메쉬 스크린

700...응축 광학 계수기 800...응축 입자 검출부

Claims (6)

1. 하우징;

   상기 하우징에 배치되고 고압 DI 워터 라인과 유체 소통을 이루고, 고압 DI워터 라인으로부터 분기되고 입자를 포함하는 DI 워터를 분무화시키는 아토마이저 유니트와,

   상기 하우징의 내부로 상기 아토마이저 유니트의 하류에 배치되고 상기 입자를 포화 작동 유체로 포화시키는 포화기와, 상기 포화기에서 포화 작동 유체로 포화된 입자를 응축시키는 응축기와, 상기 응축된 포화 입자를 계수하는 응축 광학 계수기를 구비하는 응축 입자 검출부를 구비하는 입자 측정 유니트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 아토마이저 유니트는:

   상기 하우징에 배치되고 일측에 아토마이저 공기 유입부가 구비되는 아토마이저 바디와,

   고압 DI 워터 라인과 상기 아토마이저 바디 사이에 배치되어 상호 유체 소통을 가능하게 하는 아토마이저 밸브부와,

   일단은 상기 아토마이저 밸브부에, 그리고 타단은 상기 아토마이저 바디에 배치되어 입자를 포함하는 DI 워터를 상기 아토마이저 바디 내부로 분사시키는 아토마이저 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 아토마이저 유니트와 상기 응축 입자 검출부 사이에는 복수 개의 채널을 구비하는 광학 입자 계수기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되,

   상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하되,

   상기 복수 개의 포화기 유동 라인과 상기 응축기 라인 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치되고, 상기 응축 광학 계수기는 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 포화기는:

   다공성 재료로 형성되고, 관통 형성되는 복수 개의 포화기 유동 라인을 구비하는 포화기 바디와,

   상기 포화기 바디의 하부에 배치되고 포화 작동 유체를 수용하는 포화기 챔버와,

   상기 포화기 챔버 내 포화 작동 유체를 기화시키기 위한 열을 제공하는 포화기 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 광학 입자 계수기를 통하여 배출되는 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기는 상기 응축 입자 검출부의 포화기로 유입되되,

   상기 포화기는 상기 입자를 포함하는 DI 워터의 분무 및 공기를 복수 개의 포화기 유동 라인을 포함하고, 상기 응축기는 상기 포화기 유동 라인과 유체 소통을 이루는 복수 개의 응축기 라인을 구비하고,

   상기 응축 광학 계수기는 복수 개가 구비되고, 각각의 상기 복수 개의 응축기 라인과 상기 응축 광학 계수기 사이에는 각각 상이한 크기의 메쉬(mesh)를 갖는 메쉬 스크린이 배치되는 것을 특징으로 하는 입자 측정 유니트.

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